Fisica

Il corso e' strutturato in due moduli. Modulo I, Siani A.M. (3 CFU) Composizione dell’atmosfera e classificazione in base alla composizione chimica e grado di ionizzazione. Evoluzione Gas in traccia. Profili verticali della pressione, densità, temperatura. Equazione di stato per aria umida, temperatura virtuale, simboli sinottici dei parametri meteo. DINAMICA atmosfera: Equazione idrostatica, geopotenziale, altezza del geopotenziale, Equazione ipsometrica, Riduzione della pressione al livello del mare. Mappe in superficie e in quota. Configurazione bariche. Sistemi di Coordinate in Fisica dell’Atmosfera, legge della conservazione della quantità di moto. Forza gradiente di pressione, Forza gravitazionale. Forza viscosa, Sistema di riferimento solidale con la terra, Forza centrifuga, gravità. Forza di Coriolis, equazioni primitive del moto nel sistema rotante. Approccio lagrangiano ed euleriano. Classificazione dei moti atmosferici. Analisi di scala. Applicazione alle componenti orizzontali e verticali del moto. metodo delle differenze centrate, applicazione al vento geostrofico, coordinate isobariche, vento geostrofico in coordinate isobariche. Componente verticale del vento nel sistema x,y,p (facoltativo). Equazione della continuità. Conservazione dell'energia. Equazioni primitive del moto, Equazione della tendenza barometrica. Approssimazione quasi statica. TERMODINAMICA: Richiami di termodinamica classica. Mezzo continuo. Pacchetto d’aria. Temperatura potenziale. Lapse rate adiabatico secco. Stabilità statica. Lapse rate atmosferico. Miscela aria vapore d’acqua: pressione parziale, mixing ratio, umidità specifica, temperatura virtuale. Aria satura: mixing ratio di saturazione, temperatura di rugiada, Lapse rate adiabatico saturo. Lifting condensation level. Convection Condensation Level , Level of Free Convection. Diagramma termodinamici: SkewT -log p. Uso dei diagrammi per lo studio dei processi adiabatici atmosferici, della stabilità statica, delle inversioni di temperatura. Il fenomeno del buco dell'ozono. Generalità sull'effetto serra e i gas climalteranti, La Co2 equivalente. Modulo II, docente da assegnare (3CFU) BOUNDARY LAYER: Caratteristiche dello strato limite atmosferico e della turbolenza. Tecniche computazionali per la simulazione di moti turbolenti. Equazioni di Reynolds. Flussi turbolenti. Problemi di chiusura. Spirale di Ekman. Circolazione secondaria. Evoluzione giornaliera dello strato limite atmosferico. Venti locali. Cenni sulla dispersione atmosferica. TRASFERIMENTO RADIATIVO: spettro elettromagnetico. Grandezze radiative. Teoria del corpo nero: leggi di Plank, Stefan-Boltzmann, Wien, Kirchhoff. Applicazione al bilancio energetico terrestre. Emissione solare e terrestre. Equilibrio radiativo. Effetto serra: modello singolo strato. Assorbimento ed emissione della radiazione: sezioni d’urto d’assorbimento, temperatura di brillanza. Scattering elastico: teoria di Rayleigh e di Mie, sezione d’urto di scattering, funzione di fase. Equazione generale del trasferimento radiativo. Approssimazioni: leggi di Beer-Lambert e Schwarzchild, atmosfera piano-parallela. Spessore ottico. Soluzione generale: coefficienti di assorbimento, emissione e scattering, albedo di singolo scattering. Cenni sul cambiamento climatico e report IPCC.

Conoscenze di base della analisi matematica e fisica

Modulo I, (3 CFU) J. M. Wallace and P. V. Hobbs, Atmospheric Science: an introductory survey, 2nd ed, Academic Press, 2006. Prodi F. Battaglia A. Meteorologia Parte 1° Dinamica, 2007 Slides presentate durante l elezioni frontali disponibili tramite su piattaforma e-learning del modulo, previa iscrizione da parte del docente, su richiesta dello studente. Modulo II, (3CFU) Testo principale: John M.Wallace and Peter V. Hobbs, Atmospheric Science: An Introductory Survey, Second Edition, Ed. Elsevier, 2006. Slides presentate durante l elezioni frontali disponibili tramite su piattaforma e-learning del modulo, previa iscrizione da parte del docente, su richiesta dello studente. Per approfondimenti: - James R. Holton, An Introduction to Dynamic Meteorology, Fourth Edition, Ed. Elsevier, 2004. - K. N. Liou, An Introduction to Atmospheric Radiation, Academic Press, 2002 - R. B. Stull, «An Introduction to Boundary Layer Meteorology», 1988.

Lezioni frontali e interazione continua tra docente e studente, esercitazioni in classe, esercizi da svolgere a casa.

Altamente consigliata.

L’accertamento del processo di apprendimento viene effettuato mediante una interazione continua tra il docente e gli studenti durante le lezioni e le esercitazioni in aula. Gli studenti sono coinvolti in discussioni e proposte di strategie per la soluzione degli esercizi per mezzo di domande orali rivolte a tutta la classe. Accertamento del raggiungimento degli obiettivi formativi. Per superare l'esame occorre conseguire un voto non inferiore a 18/30. Verrà valutata nella prova orale su entrambi i moduli: - la capacità dell'utilizzo corretto della terminologia; - di saper illustrare i concetti sulla dinamica e termodinamica dell'atmosfera; - di interpretazione dei dati per studiare la stabilità dei moti verticali; - la capacità di caratterizzazione dello strato limite atmosferico anche dal punto di vista della trattazione matematica; - la conoscenza dei metodi numerici per lo studio della turbolenza atmosferica nel contesto delle attuali conoscenze e tecnologie; - l’acquisizione degli strumenti per la valutazione del bilancio energetico del pianeta; - la capacità di elaborare autonomamente le informazioni acquisite durante le lezioni.

Lezioni frontali in presenza ( senza registrazione) e interazione continua tra docente e studente, esercitazioni in classe. Esercizi da svolgere a casa. L’accertamento del processo di apprendimento viene effettuato mediante una interazione continua tra il docente e gli studenti durante le lezioni e le esercitazioni. Gli studenti sono coinvolti in discussioni e proposte di strategie per la soluzione degli esercizi per mezzo di domande orali rivolte a tutta la classe.